实验装置(如图1)探究重锤下落过程中动能与重力势能的转化问题.

1个回答

  • 解题思路:(1)实验时为了提高纸带的利用率,应先接通电源后释放纸带;

    (2)根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出B点的速度,从而得出动能的增加量,根据下降的高度求出重力势能的减小量.

    (3)若机械能守恒,因为初位置的机械能为零,则每个位置动能和重力势能的绝对值应该相等,图线不重合的原因是重物和纸带下落过程中需克服阻力做功.根据动能定理,结合图线的斜率求出阻力与重物重力的比值.

    ①如果先释放纸带后接通电源,有可能会出现小车已经拖动纸带运动一段距离,电源才被接通,那么纸带上只有很小的一段能打上点,大部分纸带没有打上点,纸带的利用率太低,所以应当先接通电源,后让纸带运动,故B错误.

    ②B点的瞬时速度vB=

    h3−h1

    2T,

    则重物动能的增加量△Ek=

    1

    2mvB2=

    m(h3−h1)2

    8T2,重力势能的减小量为△Ep=mgh2.在误差范围内重锤动能增加量等于重力势能减少量.

    ③取打下O点时重物的重力势能为零,因为初位置的动能为零,则机械能为零,每个位置对应的重力势能和动能互为相反数,即重力势能的绝对值与动能相等,而图线的斜率不同,原因是重物和纸带下落过程中需要克服阻力做功.

    根据图中的数据可以计算计算图线Ⅱ的斜率k2=2.80 J/m.

    根据动能定理得,mgh-fh=[1/2mv2,则mg-f=

    1

    2•

    mv2

    h],

    图线斜率k1=

    mgh

    h=mg,图线斜率k1=

    1

    2mv2

    h,

    知k1-f=k2,则阻力f=k1-k2

    所以重物和纸带下落过程中所受平均阻力与重物所受重力的比值为

    k1−k2

    k1.

    故答案为:①B; ②

    h3−h1

    2T;

    m(h3−h1)2

    8T2; mgh2;等于;③2.80;

    k1−k2

    k1

    点评:

    本题考点: 验证机械能守恒定律.

    考点点评: 解决本题的关键知道实验的原理,验证重力势能的减小量与动能的增加量是否相等.以及知道通过求某段时间内的平均速度表示瞬时速度.